CN114588682B - 一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体及方法 - Google Patents

一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种真空抽滤机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体及方法，包括液压部件、腔体主体、真空过滤部件、密封承压插板，所述腔体主体为一个四侧开圆孔的中空长方体，且顶部与底部开口，圆孔开设于腔体主体的侧壁偏下部，圆孔内壁设置有内螺纹；腔体主体底部开设有一个插板槽；所述真空过滤部件外壁设置有与圆孔的内螺纹相适配的外螺纹，真空过滤部件通过螺纹连接的方式嵌入腔体主体侧壁的圆孔中；所述液压部件的下端为活塞头，活塞头设置于腔体主体顶部内，且与腔体主体的内壁贴合；所述密封承压插板插入腔体主体底部的插板槽中。本发明具有排水速度快、脱模效率高，压滤所得滤饼水分分布均匀、不易滚动、利于堆放且设备成本低的特点。

Description

一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体及 方法
技术领域
本发明属于煤基废弃物处理领域，特别涉及一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体及其方法。
背景技术
煤气化工艺是让煤在氧气不足的情况下进行部分氧化，使煤中的有机物转化为H2、CO、CH4等可燃气体的过程。煤气化产业在带来巨大经济效益的同时，气化过程中的气化炉也会产生数量巨大的废渣。废渣按照产生途径不同分为两种：一种在炉底直接排放的称为粗渣；另一种以飞灰形式随烟气排出，需要通过除渣工艺才能实现分离的称为细渣。气化粗渣的成分与锅炉灰渣相似，常与锅炉灰渣一并使用，是较为良好的建材、道路桥梁领域的掺杂原料。而气化细渣由于烧失量较粗渣较大，不能直接用作建筑、道路材料。实现气化细渣的资源化、无害化利用具有显著意义。
为了实现合成气与细渣分离，工业上常用湿法分离。湿法分离过程中，洗涤水混合气化细渣一并排出形成气化细渣黑水，经过絮凝剂的絮凝作用，气化细渣黑水分层，上层清水回收再利用，下层泥泞状气化细渣黑水难以直接回收利用，必须经过进一步的脱水过程。
通过压力作用实现气化细渣黑水的渣水分离，效果较好。水分测定结果显示，经压力作用后滤饼含水量降到27％以下，而真空作用后滤饼含水量在40％以上。压力脱水时，首先将细渣放入模具内，然后通过液压装置的液压杆将机械压力提高到预定值，模具内气化细渣随之受压紧实，水分从上下两端排水孔排除。
现有压力脱水成型腔腔体普遍为圆柱体，排水孔道分布在上下两端。上端排水孔道安装在液压装置的液压活塞头上，下截面的排水孔道分布在圆柱腔体的底部，上下两端排水孔道均附有过滤层。由于排水通道位于上下界面，在压滤过程中，滤饼上下两端水分最先排出，由于滤饼中部的水分运移至排水孔的距离最远，导致其水分分布有中部含水量高，两端含水量低的特点，且随着物料压实程度越高，水分越难以排出。此外，若液压活塞下压速度过快，水分难以完全从上下排水孔道排出，这将导致高含水的气化细渣从活塞与腔体的缝隙中迸溅而出。现有脱水成型腔的脱模方法主要是通过将顶部液压活塞回程复位，腔体底部液压活塞反顶，脱模效率低，增加了底部液压活塞的设备成本。因此现有压滤脱水成型腔的主要问题在于1.滤饼水分分布不均；2.不能快速排水；3.圆柱构造易滚动不易于堆放运输，占用空间较大；4.脱模效率低；5.设备成本较高。这些问题的存在使得压力脱水装置难以广泛应用，极大地影响了装置的规模化和工业化，是亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体及方法，具有排水速度快、脱模效率高，压滤所得滤饼水分分布均匀、不易滚动、利于堆放且设备成本低的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种真空抽滤机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体，包括液压部件、腔体主体、真空过滤部件、密封承压插板，其中：
所述腔体主体为一个四侧开圆孔的中空长方体，且顶部与底部开口，圆孔开设于腔体主体的侧壁偏下部，圆孔内壁设置有内螺纹；腔体主体底部开设有一个插板槽；
所述真空过滤部件外壁设置有与圆孔的内螺纹相适配的外螺纹，真空过滤部件通过螺纹连接的方式嵌入腔体主体侧壁的圆孔中；
所述液压部件的下端为活塞头，活塞头设置于腔体主体顶部内，且与腔体主体的内壁贴合；
所述密封承压插板插入腔体主体底部的插板槽中。
所述腔体主体内部四角倒圆角，液压部件的活塞头四角倒圆角。
所述液压部件的活塞头由液压杆、方形多孔排水块、第一滤网、垫片依次叠加组成，并通过螺丝固定，液压杆尾部设置有第一空心金属管。
所述液压杆的外壁开设有多个用于放置密封圈的凹槽。
所述真空过滤部件由圆形多孔排水块和集水部件组成，并通过螺丝固定，集水部件尾部设置有第二空心金属管。
所述圆形多孔排水块外壁设置有用于与圆孔连接的外螺纹，圆孔为台阶式通孔，其内螺纹设置在内径较大一端，圆形多孔排水块通过螺纹安装在圆孔内，且圆形多孔排水块的端部与圆孔的台阶之间设置有第二滤网。
所述密封承压插板接传动装置，用于实现密封承压插板的自动开合。
一种真空抽滤机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水方法，包括以下步骤：
步骤一，腔体主体底部的密封承压插板保持闭合状态，气化细渣黑水由腔体主体上部开口注入，在注料的同时，位于腔体主体侧壁的四个真空过滤部件在外接真空装置的作用下，真空过滤部件内部形成负压；
步骤二，腔体主体内水分在真空力作用下，向四侧真空过滤部件富集，依次透过第二过滤网、圆形多孔排水块、集水部件，通过集水部件尾部的空心金属管，通过外接软管导出；
步骤三，在四侧的真空过滤部件脱水数秒后，气化细渣水分下降，此时四侧真空过滤部件仍在真空力作用下，保持负压状态；此后液压部件由腔体主体上部向下行进，压入腔体主体内部，持续施压、保压数秒后，泄压；
步骤四，在液压部件向下行进，至液压部件泄压的时间段内，液压杆尾部的第一空心金属管外接真空装置，液压部件内部形成负压状态，真空过滤部件仍保持负压状态；在液压部件的压力与真空力作用下，四侧的真空过滤部件的真空力作用下，一部分水分透过液压部件的第一滤网、方形多孔排水块，从液压杆尾部的第一空心金属管排出，另一部水仍通过侧面真空过滤部件排出；
步骤五，液压部件泄压、四侧的真空过滤部件与液压部件外接的真空装置关闭；底部闭合状态的密封承压插板在电动执行器的带动下，抽离腔体底部；液压部件重新施压，向下行进，使得压实气化细渣滤饼从腔体底部脱离；
步骤六，液压部件回程至腔体主体上端，密封承压插板在传动装置的带动下再次闭合；四侧的真空过滤部件与液压部件外接空气压缩机，反吹气体，将堵塞在第一滤网和第二滤网中的气化细渣颗粒反吹后，关闭空气压缩机；一个完整的液压真空脱水、成型、4脱模、反吹净化操作周期结束。
所述步骤三中，在四侧的真空过滤部件脱水数秒后，气化细渣水分降至45％。
有益效果：本发明提供了一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水、排料腔体及方法，与现有技术相比，具有以下优点：
通过四侧面开圆形孔安装滤网的方式使得水分的排出速度更快、滤饼水分分布均匀，有效减少了活塞头行进速度过快或气化细渣含水量过高时存在的黑水迸溅、滤网堵塞等问题；
滤网与开孔之间为螺纹状嵌入式结构，必要时可以将其取下进行彻底清洗和维护；同时底部插板的设计极大地方便了滤饼的取出；
外接传动设备的自动化卸料过程实现了脱水、成型、回收的连续操作效果，相比于使用底部液压装置反顶脱模，设备成本低，为装置后续的大规模工业化应用提供了一种借鉴和支撑。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构剖视图；
图3为液压部件拆解图；
图4为真空过滤部件拆解图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至4所示，一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体，包括液压部件1、腔体主体2、真空过滤部件3、密封承压插板4，其中：
腔体主体2为一个四侧开圆孔的中空长方体，且顶部与底部开口，圆孔2-1开设于腔体主体2的侧壁偏下部，圆孔内壁设置有内螺纹；腔体主体2底部开设有一个插板槽5；
真空过滤部件3外壁设置有与圆孔的内螺纹相适配的外螺纹，真空过滤部件3通过螺纹连接的方式嵌入腔体主体2侧壁的圆孔2-1中；
液压部件1的下端为活塞头，活塞头设置于腔体主体2顶部内，且与腔体主体2的内壁贴合；
密封承压插板4插入腔体主体2底部的插板槽5中。
腔体主体2内部四角倒圆角，液压部件1的活塞头四角倒圆角。
液压部件1的活塞头由液压杆1-1、方形多孔排水块1-2、第一滤网、垫片1-3依次叠加组成，并通过螺丝固定，液压杆1-1尾部设置有第一空心金属管1-4。
液压杆1-1的外壁开设有多个用于放置密封圈的凹槽1-1-1。
真空过滤部件3由圆形多孔排水块3-1和集水部件3-2组成，并通过四个均匀分布的螺丝固定，集水部件3-2尾部设置有第二空心金属管3-3。
圆形多孔排水块3-1外壁设置有用于与圆孔2-1连接的外螺纹，圆孔2-1为台阶式通孔，其内螺纹设置在内径较大一端，圆形多孔排水块3-1通过螺纹安装在圆孔2-1内，且圆形多孔排水块3-1的端部与圆孔2-1的台阶之间设置有第二滤网。
密封承压插板4的末端通过阀杆连接有电动执行器，用于实现密封承压插板4的自动开合。
一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水方法，包括以下步骤：
步骤一，腔体主体2底部的密封承压插板4保持闭合状态，气化细渣黑水由腔体主体2上部开口注入，在注料的同时，位于腔体主体2侧壁的四个真空过滤部件3在外接真空装置的作用下，真空过滤部件3内部形成负压；
步骤二，腔体主体2内水分在真空力作用下，向四侧真空过滤部件3富集，依次透过第二过滤网、圆形多孔排水块3-1、集水部件3-2，通过集水部件3-2尾部的空心金属管，通过外接软管导出；
步骤三，在四侧的真空过滤部件3脱水数秒后，气化细渣水分降至45％，此时四侧真空过滤部件3仍在真空力作用下，保持负压状态；此后液压部件1由腔体主体2上部向下行进，压入腔体主体2内部，持续施压、保压数秒后，泄压；
步骤四，在液压部件1向下行进，至液压部件1泄压的时间段内，液压杆1-1尾部的第一空心金属管1-4外接真空装置，液压部件1内部形成负压状态，真空过滤部件3仍保持负压状态；在液压部件1的压力与真空力作用下，四侧的真空过滤部件3的真空力作用下，一部分水分透过液压部件1的第一滤网、方形多孔排水块1-2，从液压杆1-1尾部的第一空心金属管1-4排出，另一部水仍通过侧面真空过滤部件3排出；
步骤五，液压部件1泄压、四侧的真空过滤部件3与液压部件1外接的真空装置关闭；底部闭合状态的密封承压插板4在电动执行器的带动下，抽离腔体底部；液压部件1重新施压，向下行进，使得压实气化细渣滤饼从腔体底部脱离；
步骤六，液压部件1回程至腔体主体2上端，密封承压插板4在传动装置的带动下再次闭合；四侧的真空过滤部件3与液压部件1外接空气压缩机，反吹气体，将堵塞在第一滤网和第二滤网中的气化细渣颗粒反吹后，关闭空气压缩机；一个完整的液压真空脱水、成型、脱模、反吹净化操作周期结束。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水方法，其特征在于：所述方法在真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体中进行，所述真空抽滤-机械挤压集成的煤气化细渣连续脱水腔体包括液压部件（1）、腔体主体（2）、真空过滤部件（3）、密封承压插板（4），其中：
所述腔体主体（2）为一个四侧开圆孔的中空长方体，且顶部与底部开口，圆孔（2-1）开设于腔体主体（2）的侧壁偏下部，圆孔内壁设置有内螺纹；腔体主体（2）底部开设有一个插板槽（5）；
所述真空过滤部件（3）外壁设置有与圆孔的内螺纹相适配的外螺纹，真空过滤部件（3）通过螺纹连接的方式嵌入腔体主体（2）侧壁的圆孔（2-1）中；
所述液压部件（1）的下端为活塞头，活塞头设置于腔体主体（2）顶部内，且与腔体主体（2）的内壁贴合；
所述密封承压插板（4）插入腔体主体（2）底部的插板槽（5）中；
所述液压部件（1）的活塞头由液压杆（1-1）、方形多孔排水块（1-2）、第一滤网、垫片（1-3）依次叠加组成，并通过螺丝固定，液压杆（1-1）尾部设置有第一空心金属管（1-4）；所述液压杆（1-1）的外壁开设有多个用于放置密封圈的凹槽（1-1-1）；
所述真空过滤部件（3）由圆形多孔排水块（3-1）和集水部件（3-2）组成，并通过螺丝固定，集水部件（3-2）尾部设置有第二空心金属管（3-3）；所述圆形多孔排水块（3-1）外壁设置有用于与圆孔（2-1）连接的外螺纹，圆孔（2-1）为台阶式通孔，其内螺纹设置在内径较大一端，圆形多孔排水块（3-1）通过螺纹安装在圆孔（2-1）内，且圆形多孔排水块（3-1）的端部与圆孔（2-1）的台阶之间设置有第二滤网；
所述方法包括以下步骤：
步骤一，腔体主体（2）底部的密封承压插板（4）保持闭合状态，气化细渣黑水由腔体主体（2）上部开口注入，在注料的同时，位于腔体主体（2）侧壁的四个真空过滤部件（3）在外接真空装置的作用下，真空过滤部件（3）内部形成负压；
步骤二，腔体主体（2）内水分在真空力作用下，向四侧真空过滤部件（3）富集，依次透过第二过滤网、圆形多孔排水块（3-1）、集水部件（3-2），通过集水部件（3-2）尾部的空心金属管，通过外接软管导出；
步骤三，在四侧的真空过滤部件（3）脱水数秒后，气化细渣水分下降，此时四侧真空过滤部件（3）仍在真空力作用下，保持负压状态；此后液压部件（1）由腔体主体（2）上部向下行进，压入腔体主体（2）内部，持续施压、保压数秒后，泄压；
步骤四，在液压部件（1）向下行进，至液压部件（1）泄压的时间段内，液压杆（1-1）尾部的第一空心金属管（1-4）外接真空装置，液压部件（1）内部形成负压状态，真空过滤部件（3）仍保持负压状态；在液压部件（1）的压力与真空力作用下，四侧的真空过滤部件（3）的真空力作用下，一部分水分透过液压部件（1）的第一滤网、方形多孔排水块（1-2），从液压杆（1-1）尾部的第一空心金属管（1-4）排出，另一部水仍通过侧面真空过滤部件（3）排出；
步骤五，液压部件（1）泄压、四侧的真空过滤部件（3）与液压部件（1）外接的真空装置关闭；底部闭合状态的密封承压插板（4）在电动执行器的带动下，抽离腔体底部；液压部件（1）重新施压，向下行进，使得压实气化细渣滤饼从腔体底部脱离；
步骤六，液压部件（1）回程至腔体主体（2）上端，密封承压插板（4）在传动装置的带动下再次闭合；四侧的真空过滤部件（3）与液压部件（1）同时外接空气压缩机，反吹气体，将堵塞在第一滤网和第二滤网中的气化细渣颗粒反吹后，关闭空气压缩机；一个完整的液压真空脱水、成型、脱模、反吹净化操作周期结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤三中，在四侧的真空过滤部件（3）脱水数秒后，气化细渣水分降至45%。
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